مغز انسان یک دستگاه ثابت و سختکد نیست؛ بلکه یک اندام انعطافپذیر است که به طور منظم خود را بازآفرینی میکند.
عصبپژوهان دانشگاه کمبریج در انگلستان و دانشگاه پیتسبورگ در ایالات متحده اکنون چهار نقطهٔ اصلی تحول در ساختار اتصالات مغز از تولد تا مرگ را شناسایی کردهاند.
همچون فصول زندگیمان، هر یک از این «دورههای» عصبشناختی، عصری جدید از رشد یا نزول را نشان میدهند.
«بهنگاه گذشت، بسیاری از ما احساس میکنیم زندگیمان توسط فازهای مختلف شکل گرفته است»، میگوید نویسندهٔ ارشد و نوروانفورماتیکدان دانکن آستِل از کمبریج.
«بهنظر میرسد که مغزها نیز از این دورهها عبور میکنند.»
مرتبط: دانشمندان نقطه عطفی که در آن پیری بدن شتاب میگیرد را شناسایی کردند
بر اساس اسکنهای امآرآی مغز ۳,۸۰۲ فرد سالم عصبشناسی از دورهٔ نوزادی تا ۹۰ سالگی، ساختار مغز انسان در چهار سنین تغییر واضحی نشان میدهد.
این سنین حدوداً ۹، ۳۲، ۶۶ و ۸۳ سال هستند و پنج دورهٔ متمایز را نشان میدهند: کودکی، نوجوانی، بزرگسالی، پیری اولیه و پیری پیشرفته.
«ما میدانیم ساختار اتصالات مغز برای رشد ما حیاتی است، اما تصویر کلی از نحوه تغییر آن در طول زندگی و دلایل آن نداریم»، میگوید نویسنده اصلی و عصبپژوه الکسا موزلِی از کمبریج.
«این مطالعه اولین پژوهشی است که فازهای اصلی ساختار اتصالات مغز را در طول یک عمر انسانی شناسایی میکند.»
مغز نوزاد به شدت متفاوت از مغزی است که به سن پیری میرسد؛ و اگرچه تحقیقات فراوانی دربارهٔ این مراحل اولیه زندگی وجود دارد، کمتر واضح است که مغز در میانسالی و پس از آن چگونه تغییر میکند.
برای درک بهتر نحوهٔ بلوغ مغز انسان، موزلِی و همکارانش اتصالهای مغزی را در طول نه دههٔ زندگی بررسی کردند.
آنان همچنین عوامل متعددی را اندازهگیری کردند، از جمله بازدهی جهانی که نشاندهندهٔ کارآیی ارتباطات بین شبکههای مختلف مغز است و ماژولاریتی که میزان جداسازی یا تخصصی شدن شبکههای مغزی نسبت به یکدیگر را میسنجد.
در پایان، مطالعهٔ آنها پنج دورهٔ اصلی زندگی را آشکار کرد.
دورهٔ اول از تولد تا سن ۹ سالگی ادامه دارد و با گسترش سریع مادهٔ خاکستری – که عمدتاً شامل سلولهای عصبی است – و مادهٔ سفید، که شامل آکسونهای بیشتری برای اتصال نورونها به یکدیگر میشود، آغاز میشود.
با نزدیک شدن به بلوغ، این «درختچه» بیش از حد رشد یافته از اتصالات خود را فشرده میکند؛ ارتباطات نورونی حذف میشوند تا کارایی بیشتری پیدا کنند.
دورهٔ دوم رشد مغز، نوجوانی است؛ زمانی که سیستم عصبی مرکزی شروع به تولید هورمونهای جنسی میکند به شکلی که پیش از آن هرگز دیده نشده بود.
در این مدت، مادهٔ سفید به رشد حجمی خود ادامه میدهد و شبکههای مغزی حتی بیشتر صیقل مییابند. کارایی ارتباطات در سطوح محلی و جهانی هر سال بهبود مییابد.
همهٔ دورههای موفق، در نهایت به پایان میرسند. در سن ۳۲ سالگی، ساختار مغز شروع به تثبیت میکند، دقیقاً در دورهای که مطالعات دیگر نشان میدهند هوش و شخصیت به یک سطوح ثابت میرسند.
اغلب گفته میشود که مغزهای ما در اوائل دههٔ دوم زندگی به بلوغ کامل میرسند. اما این توضیح ممکن است سادهسازی باشد که فقط به برخی نواحی مغز مانند سیستم لیمبی و قشر پیشفرونتال اشاره میکند؛ نواحی که به طور کلی در احساسات و تصمیمگیری نقش دارند.
این مطالعه جدید نشان میدهد که مغزهای ما تا زمان بسیار دیرتر از آنچه تصور میکردیم، به بلوغ نمیرسند.
«بر پایهٔ صرف ساختار عصبی، ما دریافتیم که تغییرات شبیه به نوجوانی در ساختار مغز حدود اوایل سی سالگی پایان مییابد»، میگوید موزلِی.
«در حدود ۳۲ سالگی، بیشترین تغییرات جهتدار در اتصالات را میبینیم و بزرگترین تغییر کلی در مسیر رشد نسبت به سایر نقاط عطف است»، او اضافه کرد.
در این دوره، نواحی مغزی بیشتر جداسازی و به صورت بخشبه بخش سازماندهی میشوند؛ فرآیندی کند که تقریباً به مدت سه دهه ادامه دارد.
سپس، حدود سن ۶۶ سالگی، ساختار مغز اولین نشانههای ملایم تخریب را نشان میدهد. هر سال، شبکههای ساختاری آن کمتراکمتر میشوند، چرا که اتصالهای نورونی در چگالی کاهش مییابد و کارایی کمتری پیدا میکند.
«دادهها نشان میدهند که بازآرایی تدریجی شبکههای مغزی در میانهٔ شصتها به اوج میرسد»، میگوید موزلِی.
«احتمالاً این امر مرتبط با پیری است، به طوری که اتصالها بیشتر کاهش مییابد زیرا مادهٔ سفید شروع به تحلیل میکند»، او افزود.
تا سن ۸۳ سالگی، مغز کاهش واضحی را نشان میدهد. دورهٔ نهایی آن به دلیل نمونهگیری کمتر نسبت به دیگر گروههای سنی محدود است، اما ویژگی برجستهٔ آن، همانطور که پژوهشگران بیان میکنند، تغییر بار شناختی از سطوح کلی به سطوح محلی است.
در این مقطع، اتصال کلی مغز در حال کاهش است و شبکههای محلی وزن بیشتری از تلاش شناختی فرد را بر عهده میگیرند.
همچنان بسیاری از مواردی که دانشمندان دربارهٔ تأثیر این تغییرات بر سلامت و رفتار ما نمیدانند، باقیست؛ بنابراین این نتایج تنها میتوانند به صورت سرنخی بر آنچه در زیر سطح رخ میدهد، افزوده شوند.
پژوهشهای هدفمندتر در فازهای خاص زندگی، بهویژه در میان گروههای سنی بالاتر، نیز مورد نیاز است. بهعنوان مثال، اخیراً مطالعهای بر روی اسکن مغز نشان داد که یائسگی با تغییرات ساختاری متمایزی در مغز مرتبط است؛ که ممکن است برخی از علائم کلیدی آن مانند «مهغیبی» ذهنی را توجیه کند.
«این دورهها زمینهٔ مهمی برای درک آنچه مغزهای ما در مراحل مختلف زندگی بهتر میتوانند انجام دهند یا در برابر چه چیزهایی بیشتر آسیبپذیر هستند، فراهم میآورند»، میگوید موزلِی.
«این میتواند به ما کمک کند تا بفهمیم چرا برخی مغزها در نقاط کلیدی زندگی به شکل متفاوتی توسعه مییابند؛ چه در مشکلات یادگیری دوران کودکی و چه در دمانس در سالهای پیشین.»
این مطالعه در Nature Communications منتشر شد.